KR-102960108-B1 - Protection system for distribution line using IoT

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Abstract

본 발명은 배전선로의 전력케이블 및 애자류 등의 배전기구들에 대한 이상 징후 감시가 사물인터넷 및 인공지능 기술을 기반으로 통합 관리용 서버에서 보다 정확하게 이루어질 수 있고, 결과적으로 배전선로의 구조적 안전성 유지 및 각종 배전선로 사고의 예방이 가능토록 하는 사물인터넷을 이용한 배전선로 보호 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 사물인터넷을 이용한 배전선로 보호 시스템은 IoT 센서부, 제1 DB부, 제2 DB부 및 배전선로 관리서버를 포함하여 구성되고, 상기 IoT 센서부는 해당 배전선로 구간을 대상으로 전류, 전압, 주파수, 온도, 습도, 진동에 대한 데이터를 사전 설정된 자동 감지주기에 따라 주기적으로 획득하며, 상기 배전선로 관리서버는 배전선로의 전력케이블 및 애자류에 대한 이상 징후의 판단을 전류, 전압, 주파수, 온도, 습도, 진동 및 기상 데이터를 기준으로 판단하도록 학습된 인공지능모듈이 탑재된다.

Inventors

정기순

Assignees

주식회사 대우기술단

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20250901

Claims (2)

삭제
배전선로(10)를 대상으로 사전에 설정되는 이상 감시 구간(10a)별로 설치되어 해당 이상 감시 구간(10a)에 대한 이상 상황 조기 감지 기능을 통해 보호 기능을 수행하는 시스템으로서, 해당 이상 감시 구간(10a)의 배전선로 구간을 대상으로 전류, 전압, 주파수, 온도, 습도, 진동에 대한 데이터를 사전 설정된 자동 감지주기에 따라 주기적으로 획득하는 IoT 센서부(100): 상기 IoT 센서부(100)들로부터 각각 전송되는 데이터들이 해당 이상 감시 구간(10a)별로 사전 부여된 식별정보를 기준으로 매핑되어 저장되는 제1 DB부(200): 이상 감시 구간(10a)별로 실시간의 기상데이터가 미리 정한 시간 단위로 수집되어 저장되되, 현재 저장된 기상 데이터가 상기 시간 단위에 따른 다음 기상 데이터의 저장 시 삭제되는 방식으로 관리되는 제2 DB부(300): 배전선로의 전력케이블 및 애자류에 대한 이상 징후의 판단을 전류, 전압, 주파수, 온도, 습도, 진동 및 기상 데이터를 기준으로 판단하도록 학습된 인공지능모듈(410)이 탑재되며, 이상 감시 구간(10a)별로 상기 제1 DB부(200)에 저장된 가장 최근의 IoT 센서부(100) 센싱 정보 및 상기 제2 DB부(300)에 저장된 기상데이터를 기반으로 상기 인공지능모듈(410)을 통해 그 이상 상황에 대한 조기 감지 기능이 수행되는 배전선로 관리서버(400)를 포함하고, 배전선로(10) 중 산림 지역에 설치되는 배전선로 구간(이하 ‘산림지역 선로구간’이라 함, 부호는 11)을 대상으로 사전에 정한 배전선로 구간은 지면을 따라 설치되고(이하, 산림지역 선로구간(11) 중 지면을 따라 설치되는 구간을 ‘지표 매입 선로구간’이라 함, 부호는 12), 상기 지표 매입 선로구간(12)에 설치되는 IoT 센싱수단(500)을 더 포함하되, 상기 지표 매입 선로구간(12)은 상기 산림지역 선로구간(11)의 전신주(11a)와 인접한 위치에 상하 방향으로 세워져 설치되고, 상단을 통해 상기 산림지역 선로구간(11)의 전력케이블(11b)이 인입되는 동시에 하부에는 인입된 전력케이블(11b)의 인출을 위한 인출홀(미도시)이 형성되며, 상기 인출홀이 지중에 위치하도록 지면으로부터 매립 설치되는 케이블 인하 포스트(12a); 상부 및 길이 방향의 양단이 개방된 덕트형의 케이블 트레이(12b-1a) 및 상기 케이블 트레이(12b-1a)의 내부를 수직 방향을 기준으로 두 개의 공간으로 나누도록 상기 케이블 트레이(12b-1a)의 내부에 수평 방향을 따라 설치된 격벽(12b-1b)을 포함하는 단위 트레이 유닛(12b-1)들이 길이 방향의 양단을 서로 연결하면서 일렬로 배치되어 이루어지되, 상기 케이블 트레이(12b-1a)들의 상부들이 지면에 노출되도록 지면으로부터 매립 설치되는 동시에 상기 케이블 트레이(12b-1a)들의 아래쪽 공간들을 따라 상기 지표 매입 선로구간(12)의 전력케이블(12-1)이 설치되고, 상기 격벽(12b-1b)들은 투명한 소재로 형성되며, 상기 케이블 인하 포스트(12a)와 가장 인접한 단위 트레이 유닛(12b-1)의 케이블 트레이(12b-1a) 아래쪽 공간으로 상기 케이블 인하 포스트(12a)의 인출홀을 통해 인출된 전력케이블(11b)이 인입되는 케이블 매입형 설치부(12b); 및 상기 케이블 매입형 설치부(12b)의 상부를 덮도록 설치되는 동시에 투명 소재로 형성되는 복수의 커버 부재(12c)를 포함하며, 상기 IoT 센싱수단(500)은, 상기 케이블 매입형 설치부(12b)의 길이 방향을 따라 이동하도록 상기 커버 부재(12c)에 설치되는 구동블록(510); 상기 구동블록(510)에 설치되며, 상기 구동블록(510)의 이동 간에 상기 지표 매입 선로구간(12)의 전력케이블(12-1)에 대한 열화상을 획득하는 열화상 카메라(520); 상기 구동블록(510)에 설치되며, 상기 구동블록(510)의 이동 간에 상기 지표 매입 선로구간(12)의 전력케이블(12-1)에 대한 영상을 획득하는 카메라모듈(530); 상기 단위 트레이 유닛(12b-1)의 케이블 트레이(12b-1a)들 아래쪽 공간들에 상기 단위 트레이 유닛(12b-1)의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 설치되는 복수의 온도센서(540); 상기 단위 트레이 유닛(12b-1)의 케이블 트레이(12b-1a)들 아래쪽 공간들에 상기 단위 트레이 유닛(12b-1)의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 설치되는 복수의 습도센서(550); 상기 커버부재(12c)에 설치되며, 사전 설정된 작동주기에 따라 주기적으로 상기 구동블록(510), 열화상 카메라(520), 카메라모듈(530), 온도센서(540) 및 습도센서(550)의 작동을 제어하며, 상기 작동주기에 따른 상기 열화상 카메라(520), 카메라모듈(530), 온도센서(540) 및 습도센서(550)의 작동시마다 획득되는 데이터들을 접속된 통신모듈(570)을 통해 상기 배전선로 관리서버(400)에 전송하는 제어모듈(560)을 포함하며, 상기 배전선로 관리서버(400)는 상기 지표 매입 선로구간(12)별로 그 이상 징후의 판단을 위한 기준 데이터들이 사전 설정되어 상기 지표 매입 선로구간(12)별 그 IoT 센싱수단(500)을 통해 전송되는 데이터들 및 해당 지표 매입 선로구간(12)의 사전 설정된 상기 기준 데이터들 간 비교를 통해 지표 매입 선로구간(12)별 이상 징후의 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷을 이용한 배전선로 보호 시스템 .

Description

사물인터넷을 이용한 배전선로 보호 시스템{Protection system for distribution line using IoT} 본 발명은 사물인터넷을 이용한 배전선로의 보호 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배전선로의 전력케이블 및 애자류 등의 배전기구들에 대한 이상 징후 감시가 사물인터넷 및 인공지능 기술을 기반으로 통합 관리용 서버에서 보다 정확하게 이루어질 수 있고, 결과적으로 배전선로의 구조적 안전성 유지 및 각종 배전선로 사고의 예방이 가능토록 하는 사물인터넷을 이용한 배전선로 보호 시스템에 관한 것이다. 일반적으로 가공 배전선로는 일정 간격을 두고 설치되는 전신주, 상기 전신주에 고정되는 완철, 상기 완철에 현수애자 등의 애자류를 통해 절연상태로 지지되는 전력케이블, 상기 전신주에 설치되는 강압 기능의 주상변압기 및 각종 접속재 등을 포함하여 구성된다. 그리고 이러한 가공배전선로의 애자류, 주상변압기, 각종 접속재 등의 설비는 환경적 요인으로 사용 연수에 따른 내구성 저하의 속도가 빨라 파손, 절연열화 등에 의한 사고나 정전 유발을 예측하기가 어려운 바 지속적인 점검을 필요로 한다. 한편, 최근 들어 네트워크 기술 및 스마트 장치의 비약적인 발전을 배경으로, 통신 기능이 탑재된 사물들에 대한 지능형 통신 인프라를 구축하는 사물인터넷(Internet Of Things; IoT) 환경의 활용이 확대되는 추세에 있다. 이에 본 출원인은 가공 배전선로의 전신주를 중심으로 설치되는 각종 배전 기구에 대해서 사물인터넷 기술을 기반으로 주기적인 자동 점검이 진행됨에 따라, 가공 배전선로의 안전성 향상 및 사고 위험성의 저하가 이루어질 수 있도록 하는 기술로서 본 발명을 제안하게 되었다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사물인터넷을 이용한 배전선로 보호 시스템을 예시한 블록 구성도 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사물인터넷을 이용한 배전선로 보호 시스템의 산림 지역에 대한 설치 예를 지표 매입 선로구간 위주로 예시한 구성도 도 3은 도 2에 따른 지표 매입 선로구간에서 케이블 매입형 설치부의 단위 트레이 유닛 및 커버 부재를 도 2의 A 방향에서 예시한 구성도 도 4는 도 2에 따른 지표 매입 선로구간을 대상으로 설치되는 IoT 센싱수단을 예시한 구성도 도 5는 도 2에 따른 지표 매입 선로구간을 대상으로 설치되는 냉각수단을 예시한 구성도 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사물인터넷을 이용한 배전선로 보호 시스템에서 배전선로 관리서버 및 도 4에 따른 IoT 센싱수단 간의 연계 구성을 예시한 블록 구성도 이하의 본 발명에 관한 상세한 설명들은 본 발명이 실시될 수 있는 실시 예이고 해당 실시 예의 예시로써 도시된 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명의 실시에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 기재된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서 후술되는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다. 본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. 발명에서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”,　＂…모듈“ 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 사물인터넷을 이용한 배전선로 보호 시스템에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사물인터넷을 이용한 배전선로 보호 시스템을 예시한 블록 구성도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 사물인터넷을 이용한 배전선로 보호 시스템은 배전선로(10)를 대상으로 사전에 설정되는 이상 감시 구간(10a)별로 설치되어 해당 이상 감시 구간(10a)에 대한 이상 상황 조기 감지 기능을 통해 보호 기능을 수행하는 시스템이다. 그리고 이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 사물인터넷을 이용한 배전선로 보호 시스템은 IoT 센서부(100), 제1 DB(Database)부(200), 제2 DB(Database)부(300) 및 배전선로 관리서버(400)를 포함하여 구성된다. IoT 센서부(100)는 해당 이상 감시 구간(10a)의 배전선로 구간을 대상으로 전류, 전압, 주파수, 온도, 습도, 진동에 대한 데이터를 사전 설정된 자동 감지주기에 따라 주기적으로 획득한다. 제1 DB부(200)는 IoT 센서부(100)들로부터 각각 전송되는 데이터들이 해당 이상 감시 구간(10a)별로 사전 부여된 식별정보를 기준으로 매핑되어 저장된다. 제2 DB부(300)는 이상 감시 구간(10a)별로 실시간의 기상데이터가 미리 정한 시간 단위로 수집되어 저장되되, 현재 저장된 기상 데이터가 상기 시간 단위에 따른 다음 기상 데이터의 저장 시 삭제되는 방식으로 관리된다. 배전선로 관리서버(400)는 배전선로의 전력케이블 및 애자류에 대한 이상 징후의 판단을 전류, 전압, 주파수, 온도, 습도, 진동 및 기상 데이터를 기준으로 판단하도록 학습된 인공지능모듈(410)이 탑재된다. 이에 따라 배전선로 관리서버(400)는 이상 감시 구간(10a)별로 제1 DB부(200)에 저장된 가장 최근의 IoT 센서부(100) 센싱 정보 및 제2 DB부(300)에 저장된 기상데이터를 기반으로 인공지능모듈(410)을 통해 그 이상 상황에 대한 조기 감지 기능이 수행된다. 상술한 구성을 통해서, 배전선로의 전력케이블 및 애자류 등의 배전기구들에 대한 이상 징후 감시가 사물인터넷 및 인공지능 기술을 기반으로 통합 관리용 서버에서 보다 정확하게 이루어질 수 있고, 결과적으로 배전선로의 구조적 안전성 유지 및 각종 배전선로 사고의 예방이 가능하게 된다. 다음은 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 사물인터넷을 이용한 배전선로 보호 시스템이 산림 지역의 가공 배전선로에 적용되는 예를 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사물인터넷을 이용한 배전선로 보호 시스템의 산림 지역에 대한 설치 예를 지표 매입 선로구간 위주로 예시한 구성도이고, 도 3은 도 2에 따른 지표 매입 선로구간에서 케이블 매입형 설치부의 단위 트레이 유닛 및 커버 부재를 도 2의 A 방향에서 예시한 구성도이고, 도 4는 도 2에 따른 지표 매입 선로구간을 대상으로 설치되는 IoT 센싱수단을 예시한 구성도이고, 도 5는 도 2에 따른 지표 매입 선로구간을 대상으로 설치되는 냉각수단을 예시한 구성도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사물인터넷을 이용한 배전선로 보호 시스템에서 배전선로 관리서버 및 도 4에 따른 IoT 센싱수단 간의 연계 구성을 예시한 블록 구성도이다. 도시된 바와 같이, 배전선로 중 산림 지역에 설치되는 배전선로 구간(이하 ‘산림지역 선로구간’이라 함, 부호는 11)을 대상으로 사전에 정한 배전선로 구간은 지면을 따라 설치되고(이하, 산림지역 선로구간(11) 중 지면을 따라 설치되는 구간을 ‘지표 매입 선로구간’이라 함, 부호는 12), 상기 지표 매입 선로구간(12)에는 IoT 센싱수단(500)이 설치된다. 그리고 지표 매입 선로구간(12)은 케이블 인하 포스트(12a), 케이블 매입형 설치부(12b) 및 커버 부재(12c)를 포함하여 구성된다. 케이블 인하 포스트(12a)는 산림지역 선로구간(11)의 전신주(11a)와 인접한 위치에 상하 방향으로 세워져 설치되며, 이러한 케이블 인하 포스트(12a)는 그 상단을 통해 산림지역 선로구간(11)의 전력케이블(11b)이 인입되는 동시에 하부에는 인입된 전력케이블(11b)의 인출을 위한 인출홀(미도시)이 형성된다. 그리고 케이블 인하 포스트(12a)는 상기 인출홀이 지중에 위치하도록 지면으로부터 매립 설치된다. 케이블 매입형 설치부(12b)는 단위 트레이 유닛(12b-1)들이 길이 방향의 양단을 서로 연결하면서 일렬로 배치되어 이루어진다. 그리고 단위 트레이 유닛(12b-1)은 상부 및 길이 방향의 양단이 개방된 덕트형의 케이블 트레이(12b-1a) 및 이러한 케이블 트레이(12b-1a)의 내부를 수직 방향을 기준으로 두 개의 공간으로 나누도록 케이블 트레이(12b-1a)의 내부에 수평 방향을 따라 설치된 격벽(12b-1b)을 포함하여 구성된다. 또한, 단위 트레이 유닛(12b-1)은 케이블 트레이(12b-1a)들의 상부들이 지면에 노출되도록 지면으로부터 매립 설치되는 동시에 케이블 트레이(12b-1a)들의 아래쪽 공간들을 따라 지상 선로구간(12)의 전력케이블(12-1)이 설치되며, 격벽(12b-1b)들은 투명한 소재로 형성한다. 그리고 케이블 인하 포스트(12a)와 가장 인접한 단위 트레이 유닛(12b-1)의 케이블 트레이(12b-1a) 아래쪽 공간으로 케이블 인하 포스트(12a)의 인출홀을 통해 인출된 전력케이블(11b)이 인입된다. 커버 부재(12c)는 케이블 매입형 설치부(12b)의 상부를 덮도록 설